分子作用范围的半径远大于分子半径,但不同种类的分子的作用半径却是相同的,同时,U?和 Ui以分子间距r来表征,即为方程4:
U?=2·K2·υ-4/3,
Ui=2·K1·υ-1。
其中,c为表征分子特征的常量;
N为阿伏伽德罗常数;
K1和K2是依赖于分子力基本定律的普适常量:
,;
K2=?∫(∞,0)ψ(Δ)dΔ,ψ(Δ)=∫(∞,Δ)dx·∫(+∞,-∞)∫(+∞,-∞)?(r)dy·dz
r是分子间距,?(r)是r的一个普适函数,而?(∞)为0,c2·?(r)则表征分子间的负势能;
K1=∫?(r)dτ。
由此,方程3a可变为以K1和K2表示的方程3b:
U?/Ui=K2/K1·υ-1/3
论文中爱因斯坦分析说即使分子作用半径不是普适的,方程3b依然成立,但方程3a不再成立,因为得出方程3a的理论前提预设了分子作用半径是普适通用的。
论文中还指出方程3b如果正确,还意味着不可能由毛细常量得出有关液体分子量。
之后,论文就从理论和实验两方面探讨了方程3a是否成立的问题,意即判定分子作用半径是不是普适的。(感觉爱因斯坦这篇论文的逻辑比较杂乱)
首先,如果方程3a成立,则分子作用半径和量成正比,意即分子作用半径和相邻液体分子之间的距离成正比,而这也就意味着分子作用范围只涉及相邻的分子而不是更远的分子。
接着,按分子作用范围只涉及相邻分子的思路,爱因斯坦做了理想情况下的计算:
设各分子规则地排成一个立方点阵,点阵中的一个基元立方体每一棱各包括三个分子,则整个立方体就包括33=27个分子,其中一个分子位于中心,其余26个分子是其相邻分子,则 Ui可表示为方程3a1:
Ui=?N·26j
其中,j是一个分子和它的一个相邻分子的作用势能。
设中心分子M恰恰位于前文设定的一个克分子立方体的平行于侧面的截面S的紧下方,则克分子立方体的边界面平行于分子点阵的基元立方体的边界面,而中心分子M和上面一层中的9个分子相互作用着,同时,中心分子M的数目为 N2/3,则势能2U?即为方程3a2:
2U?=-·N2/3·j
联立方程3a1和方程3a2即得方程3a3:
U?/Ui=9/26·N-1/3
将阿伏伽德罗常数N=7×1023带入,则可得立方点阵粗略理论给出的 k′值:
U?/Ui=3·10-9
另一方面,根据方程3由实验数据可得汞和苯的 k′分别为:
5.18×10-9,
5.31×10-9
由此实验数值和经验理论方程3给出的 k′数值与爱因斯坦设想的立方点阵粗略理论数量级一致,意即可初步判定分子作用半径是普适的。
在论文的最后,爱因斯坦提到自己受同事乔治·布雷迪希(Ge Bredig,1868年-1944年,苏黎世联邦理工学院物理化学和电化学教授)的一次口头提醒,又计算了如果分子不是只和最近的相邻分子,而是也和更远处的分子发生相互作用时 U?/Ui的数量级情况:
此时包含着和一个分子相互作用的那些分子立方体数目将由33=27个变为 n3个,如此, U?/Ui就会近似的和n成正比。如果n=5或7, U?/Ui的数量级依然是正确的,但即使如此,爱因斯坦依然倾向于认为分子还是只和最近的相邻分子发生相互作用,因为爱因斯坦认为除了分子体积,分子作用半径应该还依赖分子的其他常量:
“尽管如此,很可能分子还是只和最近的相邻分子发生相互作用,因为必须认为,分子作用半径是不太可能正比于分子体积的立方根而在其他方面却并不依赖于分子的任何常量的。
联系到这一论点,我还想到有一个问题也应指出。我们知道,具有很小分子的物质对对应状态定律的背离颇大。这岂不是应该和下述事实联系起来吗?那事实就是:这种物质的分子作用半径比分子半径的三倍还要大。”
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